外周KCNQ通道作为神经痛靶点的可行性研究

Neuropathic pain is a common intractable pain disorder，epidemiological surveys have shown that about 3/4 patients with neuropathic pain do not receive appropriate treatment. KCNQ potassium channels play a pivotal role in controlling neuron excitability. Systematic administration of KCNQ openers relieves signs of neuropathy and reversed by co-administration of its selective inhibitors indicating a specific action on KCNQ channels. However, due to KCNQ channels are expressed in both central and peripheral neuron systems, whether activation of peripheral KCNQ channels alone can relieve neuropathic pain remains unclear. Our previous study demonstrated that benzbromarone potently attenuates several inflammatory pain and the analgesic effects are largely mediated through peripheral and not through central KCNQ channels. Benzbromarone is the first certificated peripheral KCNQ activator. Using benzbromarone as a molecular tool and in combination with electrophysiology, molecular biology and several neuropathic pain animal models, we will set out to probe the feasibility and underlying mechanism of peripheral KCNQ channels as neuropathic pain target. Moreover, we will discover new KCNQ openers using structure-activity optimization of benzbromarone and high throughput screening method. Our application will certificate the feasibility of peripheral KCNQ channels as neuropathic analgesic target and provide novel KCNQ openers.

神经痛是临床上常见的一类难治性疼痛疾病，但约有3/4的患者没有得到有效治疗。KCNQ钾通道在神经兴奋性调节中起关键作用，增强KCNQ通道可降低神经兴奋性，全身系统性给予KCNQ激动剂可以缓解神经痛，且镇痛效应可被KCNQ选择性抑制剂逆转。但因为KCNQ在中枢和外周神经均有分布，其镇痛效应主要由中枢或外周KCNQ介导尚未阐明。我们前期研究发现了第一个主要分布在外周组织的KCNQ小分子激动剂苯溴马隆，该化合物不进入中枢神经系统，但可以有效缓解多种炎症痛，显示单独激活外周KCNQ通道有镇痛效应。本项目拟以苯溴马隆为探针工具，结合电生理、细胞与分子生物学和神经痛动物模型等方法，研究外周KCNQ通道作为神经痛靶点的可行性和相关机制，发现主要作用在外周的新型KCNQ激动剂。本申请将为外周KCNQ通道作为神经痛镇痛靶点和药物发现提供理论证据和候选化合物。

神经痛是一类常见的临床难治性疼痛疾病，目前尚缺少有效的治疗靶点和药物。本项目的研究目标是发现外周神经分布的离子通道作为镇痛靶点的可行性，发现具有镇痛活性的小分子调节剂及相关机制。和KCNQ钾通道在神经兴奋性中发挥基础性作用类似，电压门控钠通道Nav1.7主要分布在外周神经系统，在疼痛感受中扮演“放大器”样的阈值通道的角色，被认为是一个重要的镇痛靶点。本项目的主要研究内容包括镇痛活性的新型Nav1.7抑制剂的发现和机制研究，以及临床镇痛药物高乌甲素的镇痛机制研究两部分。在第一部分的研究中，我们通过高通量筛选发现了抗抑郁老药马普替林（Maprotiline，MPT）是一个Nav1.7通道抑制剂，但存在抑制活性低、对心脏毒性相关Nav1.5通道选择性差的问题。通过引入苯磺酰胺基团，我们发现了以10o为代表的多个活性强、选择性性优的新型Nav1.7选择性抑制剂。10o对Nav1.7和Nav1.5通道的IC50值分别为0.64±0.30 nM和33.61±0.04 μM；相比MPT原型，Nav1.7通道的抑制活性提高了3200倍，Nav1.7/Nav1.5亚型间的选择性提高了6万倍。在神经元上的抑制活性和动物模型中的镇痛活性，10o均优于辉瑞公司的2期临床药物PF-05089771。此外，我们还发现了10o具有不同于磺酰胺类抑制剂的新的关键性位点。本部分工作支持了Nav1.7是一个重要的镇痛靶点，为靶向Nav1.7通道的镇痛药物发现提供了新的活性化合物。在第二部分的研究中，我们发现临床镇痛药物高乌甲素（Lappaconitine，LA）是一个Nav1.7通道抑制剂，其抑制Nav1.7的电生理特征包括起效慢、不可逆、不影响通道的动力学特征，并且关键氨基氨酸位点与局麻药不同，提示其对钠通道的抑制可能是通过不同于局麻药的作用机制实现。LA对Nav1.7通道的电生理特征可能与其临床药效特征（如镇痛时间较长且镇痛效果较好的临床用药特征）相关。该发现有助于我们更好地理解LA的镇痛机制，促进LA的临床应用（特别是局部镇痛）和后续的药物改造。